CN104652828A - 重型钢结构铸钢节点高空散装施工方法 - Google Patents

Abstract

重型钢结构铸钢节点高空散装施工方法，施工中包括先后进行铸钢节点施工工艺流程和高空散装法施工工艺流程，单元体或扩大单元体划分时，受拉构件尽量划分为一个单元体，在工厂焊接、工厂检测；划分单元时要根据构件的受力特征，在满足吊装、运输能力条件下，单元体尽可能划分为扩大单元体，使更多的构件在工厂中完成焊接。划分单元体时按断柱不断梁的原则划分，尽量使现场焊接焊缝的工作状态处于受压状态。合理的结构单元体或扩大单元体划分，高空散装法可根据客观条件选择合适的起重机，可降低现场施工风险，加快施工进度。既提高了劳动生产率，减轻劳动强度，又有效的保证了散装施工质量，具有较广泛的应用与推广的价值。

Description

重型钢结构铸钢节点高空散装施工方法

技术领域

本发明涉及IPC国际专利分类E04B一般建筑物构造施工技术，尤其是重型钢结构铸钢节点高空散装施工方法。

背景技术

重型钢结构在超高层、大跨度、大悬挑建筑结构中是主要结构骨架形式，其超强的结构使各种建筑形式得以实现，有很高的安全性、耐久性。重型钢结构节点上一般构件很多，焊接连接焊缝集中，应力大，不仅会引起构件变形、变位，而且还会引起裂缝，节点连接，孔洞密集，截面削弱大，节点板位置难布置，而铸钢节点则解决这类问题，使重型钢结构应用更为优越。

在结构施工当中，采用整体吊装，构件与节点大量的连接是在工厂进行，现场焊接工作量少，焊接、检测质量有保证，但运输受道路上的桥、洞、高压线及转弯半径的限制，需要大型机械进场。同样要受道路及场地的限制。高空散装法是解决这类问题的重要方法，可以根据道路运输能力，场地条件来确定吊装单元的大小，然后现场拼装。一般认为工厂整体焊接、整体吊装对质量有保证，但是整体吊装也是分块(片)，片与片之间仍然是高空焊接。

随着大跨度、超高层及不规则复杂建筑物的大量出现，钢结构作为实现这些建筑物的首选，其中铸钢节点具有能有效避免多杆焊接时的残余应力、节点设计自由度大、造型美观等优点被广泛应用在大型或较大型的H型钢结构工程中。随着建筑造型的高要求，使得铸钢节点的截面越来越大，壁厚也越来越厚，比用于连接铸钢节点的钢构件截面和厚度都要大得多。传统的工艺都是铸钢节点出厂后，在现场与钢构件直接进行焊接，但当铸钢节点和钢构件的板厚存在较大差值，铸钢节点与钢构件直接对焊连接，在铸钢节点与钢构件连接的焊缝处会产生较大的台阶，焊缝宽度加大，焊接残余应力加大，焊接变形量加大，焊接难度增大，对接质量和安装精度都难以控制，外观成型也不理想。

中国专利申请201210058101.5公开了一种大型铸钢节点与钢构件的连接方法及结构。该方法通过过渡段实现大壁厚铸钢节点与小壁厚钢构件之间的连接；铸钢节点由铸造厂生产，铸钢节点的壁厚与钢构件的壁厚之比为3∶1～4∶1；过渡段由钢结构加工厂生产，过渡段的材质与钢构件的材质相同，过渡段与铸钢节点连接端的壁厚为铸钢节点壁厚的75～85％，过渡段与钢构件连接端设有1∶2.5～1∶3.5的坡度，坡度端口壁厚等于钢构件的壁厚；铸钢节点与过渡段在铸造厂焊接，带有过渡段的铸钢节点整体在铸造厂进行热处理，以消除焊接残余应力；在施工现场完成过渡段与钢构件的焊接。

发明内容

本发明的目的是提供一种重型钢结构铸钢节点高空散装施工方法，可合理划分为较小的单元体或扩大单元体，可降低现场施工风险，以克服现有技术的不足。

本发明的目的将通过以下技术措施来实现：施工中包括先后进行铸钢节点施工工艺流程和高空散装法施工工艺流程，流程步骤为：分解设计图纸、计算机建模、工厂制作及出具出厂合格证、现场检测及焊接工艺评定、进入施工阶段，然后，铸钢节点检测、焊接工艺评定、单元体或扩大单元体划分、工厂制作各单元体组件、现场吊装、按规定工艺焊接和焊缝检测；其中，工厂制作包括制作木模、翻砂、浇铸、打磨及精加工、喷砂、表面磁粉探伤检测、出具合格证、刷防锈油漆；现场吊装包括临时固定和焊接环境控制；单元体或扩大单元体划分时，受拉构件尽量划分为一个单元体，在工厂焊接、工厂检测；划分单元时要根据构件的受力特征，在满足吊装、运输能力条件下，单元体尽可能划分为扩大单元体，使更多的构件在工厂中完成焊接。划分单元体时按断柱不断梁的原则划分，尽量使现场焊接焊缝的工作状态处于受压状态。

尤其是，施工方法为：

①铸钢节点检测；对铸钢节点材料进行原位取样，浇铸时长出一块或同时浇铸一块试样，取样后进行化学成分、力学性能试验，对铸钢节点进行表面磁粉探伤，检查是否有气孔、夹渣等内部缺陷，检测合格后方可进入下道工序；

②焊接工艺评定；根据铸钢节点和桁架杆件的材质进行焊接工艺评定，根据CO2气体保护焊焊接设备及焊缝质量要求确定坡口角度、坡口尺寸、拼装间隙、预热温度、分层分道次焊接，双人双向对称焊接工艺及焊接后保温、缓冷措施；

③单元体或扩大单元体划分；根据钢桁架设计思路，采用断柱不断梁的原则；按照此原则拆分，将受拉结构划分为一个扩大单元体进行工厂焊接；其他构件尽可能按受拉构件为一个单元体进行工厂焊接，且每个单元体组合构件尽量多，主要以运输道路、吊装限制能力为限，接头的位置处于铸钢节点处，构件安装方便；

④悬挑部分起拱处理、节点及构件用计算机辅助确定，包括考虑拼接间隙、起拱等因素的尺寸及角度、大悬挑、大跨度结构，起拱的数值采用设计院提供的理论挠度值，每一个节点、构件的下料制作根据上述方法确定的尺寸来施工、检验，并记录；

⑤施工段划分是高空散装的关键环节；吊装安装过程具体顺序划分为若干个施工段，每个施工段分为若干个施工层，各施工层之间要对称安装，可减少同一施工段的纵向长度，便于在施工过程中消除累积误差，调节焊接收缩引起的轴向变形或整体扭曲；同时每个施工段各轴线先纵向形成一个机构体系，确保自身安全，然后连接横向相临轴线，使每个扩大单元体始终处于一个稳定的机构体系中；

⑥工厂制作：根据图纸号料、划线、切割、焊接，确定制作工艺，完成后进行100％超声波探伤；根据钢桁架设计及单元体的划分；

⑦现场吊装、临时固定、焊接环境控制；现场吊装根据总体施工方案，并综合起重机械技术参数、吊装重量、吊装高度及技术经济性，确定起重机械的型号，同时需要考虑起重机械的开行路线；单元之间的临时固定采用可重复利用的工具式耳板连接；焊接环境控制采用CO2气体保护焊，对焊接区进行围挡；

⑧现场焊接；控制预热温度；双人双向对称焊，随时对焊接产生的变形进行观察，层间焊接时通过调整焊接次序及临时固定方法来控制焊接变形；随时控制好电流、电压、气流、焊接速度，清理焊缝施焊前的夹渣、浮锈、氧化皮杂质；焊接完成后，采用石棉布包裹，以使焊接区缓慢冷却，避免产生冷裂纹。

本发明的优点和效果：合理的结构单元体或扩大单元体划分，高空散装法可根据客观条件选择合适的起重机，可降低现场施工风险，加快施工进度。既提高了劳动生产率，减轻劳动强度，又有效的保证了散装施工质量，具有较广泛的应用与推广的价值。

附图说明

图1为本发明中施工步骤示意图。

具体实施方式

本发明原理在于，高空散装法不同的是块或片分得更多，可合理划分为较小的单元体或扩大单元体，降低对场地、道路及起重机的要求。以解决运输道路转弯半径及运输道路上管线、架空高度、场地条件不足，结构位置高度高等客观限制条件。从客观条件上来讲，工厂焊接、检测可靠度比现场高空焊接检测可靠度高。

本发明中，单元体或扩大单元体划分时，受拉构件尽量划分为一个单元体，在工厂焊接、工厂检测。划分单元时要根据构件的受力特征，在满足吊装、运输能力条件下，单元体尽可能划分为扩大单元体，使更多的构件在工厂中完成焊接。划分单元体时按断柱不断梁的原则划分，尽量使现场焊接焊缝的工作状态处于受压状态。

本发明中，确定检测铸钢节点标准，其原理在于：铸钢节点使节点区密集的焊缝得以分散，避免因集中的焊接应力引起裂缝及次应力，铸钢节点目前尚无统一的国家标准，对其质量检测需要有一套被工程各方认可和接受的程序、方法和标准。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：如附图1所示：

本发明中，施工中包括先后进行铸钢节点施工工艺流程和高空散装法施工工艺流程，流程步骤为：分解设计图纸、计算机建模、工厂制作及出具出厂合格证、现场检测及焊接工艺评定、进入施工阶段，然后，铸钢节点检测、焊接工艺评定、单元体或扩大单元体划分、工厂制作各单元体组件、现场吊装、按规定工艺焊接和焊缝检测；其中，工厂制作包括制作木模、翻砂、浇铸、打磨及精加工、喷砂、表面磁粉探伤检测、出具合格证、刷防锈油漆；现场吊装包括临时固定和焊接环境控制。

本发明中，施工方法为：

①铸钢节点检测；铸钢节点是根据图纸、建模、翻砂、浇铸而成，其质量检测是关键内容，对铸钢节点材料进行原位取样，浇铸时长出一块或同时浇铸一块试样，取样后进行化学成分、力学性能试验，对铸钢节点进行表面磁粉探伤，检查是否有气孔、夹渣等内部缺陷，检测合格后方可进入下道工序；

②焊接工艺评定；根据铸钢节点和桁架杆件的材质进行焊接工艺评定，根据CO2气体保护焊焊接设备及焊缝质量要求确定坡口角度、坡口尺寸、拼装间隙、预热温度、分层分道次焊接，双人双向对称焊接工艺及焊接后保温、缓冷措施；

③单元体或扩大单元体划分；根据钢桁架设计思路，采用断柱不断梁的原则。按照此原则拆分，将受拉结构划分为一个扩大单元体进行工厂焊接；其他构件尽可能按受拉构件为一个单元体进行工厂焊接，且每个单元体组合构件尽量多，主要以运输道路、吊装限制能力为限，接头的位置处于铸钢节点处，构件安装方便。单元体或扩大单元体具体拆分；

④悬挑部分起拱处理、节点及构件用计算机辅助确定，包括考虑拼接间隙、起拱等因素的尺寸及角度、大悬挑、大跨度结构，工作状态会出现挠度，视觉上会引起不安全感及不美观，因此必须起拱，起拱的数值可采用设计院提供的理论挠度值，每一个节点、构件的下料制作根据上述方法确定的尺寸来施工、检验，并记录；

⑤施工段划分是高空散装的关键环节；吊装安装过程具体顺序划分为若干个施工段，每个施工段分为若干个施工层，各施工层之间要对称安装，可减少同一施工段的纵向长度，便于在施工过程中消除累积误差，调节焊接收缩引起的轴向变形或整体扭曲。同时每个施工段各轴线先纵向形成一个机构体系，确保自身安全，然后连接横向相临轴线，使每个扩大单元体始终处于一个稳定的机构体系中；

⑥工厂制作：根据图纸号料、划线、切割、焊接，确定制作工艺，完成后进行100％超声波探伤；根据钢桁架设计及单元体的划分；

⑦现场吊装、临时固定、焊接环境控制；

现场吊装：采用高空散装法降低了运输道路和吊装机械的要求，但仍属大型吊装工程，对吊装场地仍需进行复核、设计、处理，以确保起重机作业时的稳定性；根据总体施工方案，并综合起重机械技术参数、吊装重量、吊装高度及技术经济性，确定起重机械的型号，同时需要考虑起重机械的开行路线；

临时固定：单元之间的临时固定也是吊装和焊接的关键问题之一，定位准确、稳定是吊装完成的标志，同时临时固定又是焊接时控制焊接间隙的要求，为节省钢材，采用可重复利用的工具式耳板连接；

焊接环境控制：采用CO2气体保护焊，对焊接区进行围挡，以保证焊接质量，不适宜的自然环境如下雨、大风等；

⑧现场焊接；严格按工艺评定的要求施焊：控制预热温度；双人双向对称焊，随时对焊接产生的变形进行观察，层间焊接时通过调整焊接次序及临时固定方法来控制焊接变形；随时控制好电流、电压、气流、焊接速度，清理焊缝施焊前的夹渣、浮锈、氧化皮等杂质；焊接完成后，采用石棉布包裹，以使焊接区缓慢冷却，避免产生冷裂纹。

Claims (2)

1.重型钢结构铸钢节点高空散装施工方法，其特征在于，施工中包括先后进行铸钢节点施工工艺流程和高空散装法施工工艺流程，流程步骤为：分解设计图纸、计算机建模、工厂制作及出具出厂合格证、现场检测及焊接工艺评定、进入施工阶段，然后，铸钢节点检测、焊接工艺评定、单元体或扩大单元体划分、工厂制作各单元体组件、现场吊装、按规定工艺焊接和焊缝检测；其中，工厂制作包括制作木模、翻砂、浇铸、打磨及精加工、喷砂、表面磁粉探伤检测、出具合格证、刷防锈油漆；现场吊装包括临时固定和焊接环境控制；单元体或扩大单元体划分时，受拉构件尽量划分为一个单元体，在工厂焊接、工厂检测；划分单元时要根据构件的受力特征，在满足吊装、运输能力条件下，单元体尽可能划分为扩大单元体，使更多的构件在工厂中完成焊接。划分单元体时按断柱不断梁的原则划分，尽量使现场焊接焊缝的工作状态处于受压状态。

如权利要求1所述的重型钢结构铸钢节点高空散装施工方法，其特征在于，施工方法为：

①铸钢节点检测；对铸钢节点材料进行原位取样，浇铸时长出一块或同时浇铸一块试样，取样后进行化学成分、力学性能试验，对铸钢节点进行表面磁粉探伤，检查是否有气孔、夹渣等内部缺陷，检测合格后方可进入下道工序；

②焊接工艺评定；根据铸钢节点和桁架杆件的材质进行焊接工艺评定，根据CO2气体保护焊焊接设备及焊缝质量要求确定坡口角度、坡口尺寸、拼装间隙、预热温度、分层分道次焊接，双人双向对称焊接工艺及焊接后保温、缓冷措施；

③单元体或扩大单元体划分；根据钢桁架设计思路，采用断柱不断梁的原则；按照此原则拆分，将受拉结构划分为一个扩大单元体进行工厂焊接；其他构件尽可能按受拉构件为一个单元体进行工厂焊接，且每个单元体组合构件尽量多，主要以运输道路、吊装限制能力为限，接头的位置处于铸钢节点处，构件安装方便；

④悬挑部分起拱处理、节点及构件用计算机辅助确定，包括考虑拼接间隙、起拱等因素的尺寸及角度、大悬挑、大跨度结构，起拱的数值采用设计院提供的理论挠度值，每一个节点、构件的下料制作根据上述方法确定的尺寸来施工、检验，并记录；

⑤施工段划分是高空散装的关键环节；吊装安装过程具体顺序划分为若干个施工段，每个施工段分为若干个施工层，各施工层之间要对称安装，可减少同一施工段的纵向长度，便于在施工过程中消除累积误差，调节焊接收缩引起的轴向变形或整体扭曲；同时每个施工段各轴线先纵向形成一个机构体系，确保自身安全，然后连接横向相临轴线，使每个扩大单元体始终处于一个稳定的机构体系中；

⑥工厂制作：根据图纸号料、划线、切割、焊接，确定制作工艺，完成后进行100％超声波探伤；根据钢桁架设计及单元体的划分；

⑦现场吊装、临时固定、焊接环境控制；现场吊装根据总体施工方案，并综合起重机械技术参数、吊装重量、吊装高度及技术经济性，确定起重机械的型号，同时需要考虑起重机械的开行路线；单元之间的临时固定采用可重复利用的工具式耳板连接；焊接环境控制采用CO2气体保护焊，对焊接区进行围挡；

⑧现场焊接；控制预热温度；双人双向对称焊，随时对焊接产生的变形进行观察，层间焊接时通过调整焊接次序及临时固定方法来控制焊接变形；随时控制好电流、电压、气流、焊接速度，清理焊缝施焊前的夹渣、浮锈、氧化皮杂质；焊接完成后，采用石棉布包裹，以使焊接区缓慢冷却，避免产生冷裂纹。